龍安泰環保 | 臭氧催化氧化工藝在污水廠提標應用淺談

隨著經濟的快速發展和人們生活水平的不斷提高，我國城市污水處理面臨嚴峻挑戰。早期建設的污水處理廠和污水處理設施由于設計處理能力不足、處理工藝落后，已經無法滿足現有需求，嚴重影響了城鎮化進程。針對這種情況，政府相繼發布了《水十條》和《城市黑臭水體整治工作指南》，對全國水環境質量的改善及城市黑臭水體的整治提出了時間節點。 隨著各地方污染物排放標準的發布，污水處理均面臨著提標改造的問題，即使是市政污水處理廠，有時來水也會混入一定比例的工業廢水，使得原水組分比較復雜，難降解有機物含量較高，尤其是水體中難降解的有毒有害有機物含量的增加，增大了對污水處理廠深度處理技術選擇的難度，也對污水處理廠的提標改造工作影響很大。這對污水處理廠提標改造中CODCr 達標造成很大的困難。

據此，需要采用比常規生化處理工藝更有效的處理技術。近年來，高級氧化技術在污水處理廠的深度處理中的應用越來越多，常用到的技術包括Fenton試劑氧化技術、電催化氧化以及臭氧氧化技術等。其中，Fenton試劑氧化技術是在酸性條件下利用Fe2+催化H2O2產生氧化性強、無反應選擇性的羥基自由基（·OH，氧化還原電位為2.80V），它能將難降解有機物氧化成二氧化碳、水，或者將有毒有害物質氧化成無害的物質；但該技術的缺點是引入雜鹽，反應條件苛刻，運營費用較高。電催化氧化技術在工程化的應用過程中，尚存在氧化降級效率較低、運行成本偏高的問題。在這些高級氧化技術中，值得一提的是臭氧氧化技術或臭氧催化氧化技術。臭氧氧化技術也是利用羥基自由基（·OH）去除廢水中難降解有機物。臭氧在被發現之后的一百多年里主要用于水體消毒，直到1998年，日本首個臭氧深度處理污水廠示范工程開始運行。由于其清潔無污染、氧化效率高、操作簡單等優點，已經成為去除廢水中高穩定性、難降解有機物的關鍵技術之一，在污水處理廠提標改造廢水深度處理過程中獲得了越來越多的青睞。

國內學者利用臭氧在多種行業廢水進行深度處理試驗，發現臭氧對CODCr去除率相對較低，在10%～20%。這是因為臭氧直接與有機物的反應選擇性較強，在低濃度和短時間內，也不可能完全礦化污染物，且產生的中間產物會影響臭氧的進一步氧化，因此，為了提高臭氧利用效率，需要進行大量的改善或深入研究。

臭氧催化劑氧化是目前研究最多的一種臭氧催化氧化技術，按照反應相態可以分為均相臭氧催化氧化和非均相臭氧催化氧化。

針對單純臭氧氧化效率低，利用率低等特點，由山東龍安泰環保科技有限公司聯合多家院校，科研單位耗費多年終研發出非均相臭氧氧化技術。非均相臭氧氧化是利用非均相催化劑，利用固體催化劑協同臭氧氧化可以降低反應活化能或改變反應歷程，從而達到深度氧化、最大限度地去除有機污染物的目的。提高了臭氧的利用率和氧化能力，避免了單一臭氧效率不高的缺點。其特點如下：

（1）精心篩選催化填料的載體及活性組分，保證臭氧氧化效應持續高效。

（2）采用多種金屬氧化物為催化組分，加強催化劑對不同廢水的適應性的同時提高催化活性，高溫燒結技術在保證活性組分高利用率高附著度的同時，效減少催化填料流失率，防止二次污染。

（3）采用復合多孔硅鋁材料為催化劑載體，并摻雜不易流失催化組分，提高催化劑的穩定性能。載體制備采用特殊粘合材料，機械強度大、使用壽命長。

（4）無損耗，無需定期投加。

（5）可以催化臭氧在水中的自分解，增加水中產生的·OH 濃度，從而提高臭氧氧化效果，氧化效率比單純臭氧氧化提高 2～4 倍。

（6）可以降低反應活化能或改變反應歷程，從而達到深度氧化、最大限度地去除有機污染物的目的。

對于像污水廠這樣大水量、低含鹽的廢水，采用臭氧催化氧化或臭氧催化氧化+生物濾池工藝是最經濟有效的手段。并且該工藝不需要加藥，不產生污泥，沒有二次污染的問題。通過在臭氧體系中投加催化劑，能夠顯著提高臭氧體系產生羥基自由基的能力及改善臭氧直接氧化有機物的能力，是一種針對單獨臭氧氧化效率低而發展起來的新型技術。